膨化工艺是一种集混合、揉合、剪切、加热、冷却等多种作业于一体的加工过程,其工艺过程比较复杂,影响产品质量的工艺参数多,控制技术要求高。物料进入挤压腔后经受高温、高压和高剪切力的作用,发生一系列的物理和化学变传出模孔后,由于突然泄压,水分被迅速气化蒸发,使物料内部形成疏松多孔的膨化饲料,物料的膨化受原料的粉碎粒度、喂料速度、调质水分、膨化腔温度、螺杆转速的共同影响。
1、粉碎粒度
适宜的粉碎粒度在获得高质量膨化产品的同时,还可降低能耗。原料的粉碎粒度受动物的消化生理及膨化机模板配置的影响,因此要根据不同动物进行不同细度的粉碎及模板的配置。
2、喂料速度
3、调质水分
调质后水分含量是膨化过程中重要的参数,也是最容易控制的参数之一,含水量对原料的膨化效果等生产指标均有影响。蛋白质在膨化腔中受湿热作用的影响,分子结构表面的空洞会吸收水分,造成蛋白质颗粒发生膨胀。膨化加工时,水分发挥膨化动力作用的同时也起到了润滑和增塑的作用。
Gujral等通过响应面法研究发现,在保持螺杆转速和模头温度不变的情况下,水分含量为16%~24%,膨化度在水分含量为17%时达最大,且随水分含量的上升,膨化度呈降低趋势。Singh等通过响应面比较小麦淀粉、全麦粉和燕麦粉的膨化性质发现,小麦粉和全麦粉随水分由22%升高至28%,膨化度呈先升高后降低的趋势,当水分含量超过24%时,膨化度开始出现下降趋势;燕麦粉随水分含量的升高,膨化度呈升高的趋势,当水分含量达26%后,水分再继续升高,膨化度并未出现明显的升高趋势。
膨化产品质量的优劣,要根据其产品特性而定,膨化度无疑是最重要的指标,而质构对产品质量也尤为重要。Chakraborty等通过响应面法对膨化颗粒料的硬度和酥脆性的研究发现,水分的含量对硬度和酥脆性的有积极的影响,高水分含量可以带来较高的脆性。Cheftel等的研究发现,高水分含量进行膨化,可以使膨化物的风味发生改变,如高水分膨化的植物蛋白会有类肉制品风味。
4、螺杆转速
5、膨化腔温度
膨化腔温度的改变是通过调整夹层内蒸汽量发生变化,是影响膨化犬粮质量的重要因素。物料中的淀粉是在吸收够足够的热量后才发生糊化反应,物料在膨化腔中短暂的停留,需要吸收足以支持淀粉发生糊化反应的热量,但吸收的热量过高会造成水分的蒸发,导致堵机。
1、淀粉对膨化犬粮加工质量的影响
Gujra等通过研究甜玉米和硬质玉米的加工特性发现,当螺杆转速固定为125rpm时,硬质玉米在水分含量为16%,模头温度在125~135°C时膨化颗粒直径就已经达7.8mm;而甜玉米则需要17%的含水量,125~145°C的模头温度膨化颗粒直径才达到7.6mm。Ah-HenK等在研究鲑鱼膨化饲料时发现,使用燕麦粉和木薯粉替代小麦粉,发现随燕麦粉和木薯粉的加入会增大颗粒内部孔隙率,且木薯粉处理组的径向膨胀度最大。Merecier等四人在研究膨化对淀粉性质改变的影响发现,直支链淀粉的构成比例是影响膨化的主要因素,较高含量的直链淀粉,会影响物料的正常膨化。
2、蛋白质对膨化犬粮加工质量的影响
3、脂肪对膨化犬粮加工质量的影响
4、纤维对膨化犬粮加工质量的影响
5、糖对膨化犬粮加工质量的影响
糖具有亲水性,在膨化腔中与水融合,可增加水的活性,降低物料粘度,从而增大物料在出模孔时的膨化度。犬粮最常用的糖有蔗糖、糊精、果糖等。